談靜壓高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁施工

李永飛

(陽泉煤業(yè)太行地產(chǎn)投資管理有限公司，山西陽泉 045000)

1 概述

整個(gè)工程建設(shè)中，基礎(chǔ)工程的設(shè)計(jì)與施工永遠(yuǎn)是非常重要的環(huán)節(jié)，不但關(guān)系到整體工程的耐久性、安全性，還與工程進(jìn)度和工程造價(jià)息息相關(guān)。所以，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)形式與施工方法如果選擇不好就會事倍功半，甚至滿盤皆輸。

樁基是目前在地基地質(zhì)條件復(fù)雜、環(huán)境多變的情況下，被廣泛采用的一種形式。其中，預(yù)制樁基礎(chǔ)在近幾年的發(fā)展更是迅猛。這其中不得不得益于先進(jìn)的靜壓樁法的成樁施工方法和相對低廉的成本。

成樁方法比較而言，古老的錘擊樁法施工方法，不但錘擊過程中對樁身有影響、樁帽容易破壞，而且施工噪聲大，錘擊振動還會對周邊產(chǎn)生環(huán)境污染和擾民等不良影響。因此，這種施工方法，我國部分城市已經(jīng)相繼出臺了禁止、限制使用的約束法規(guī)。而靜壓樁法的成樁施工方法卻是備受推崇，它具有可連續(xù)施工、工期短、成樁質(zhì)量穩(wěn)定、單樁承載力高、穿透力強(qiáng)、低噪聲、無污染、無振動、運(yùn)輸?shù)跹b方便等顯著特點(diǎn)。目前，其以明顯的優(yōu)勢已經(jīng)完全形成取代其他預(yù)制樁成樁施工方法的趨勢。

2 工藝特點(diǎn)

靜壓預(yù)應(yīng)力管樁靜壓法沉樁是一種新型環(huán)保的基礎(chǔ)施工方法，其主要優(yōu)缺點(diǎn)表現(xiàn)在:

優(yōu)點(diǎn):

1)由于無振動、無噪聲，因而不存在環(huán)境污染和擾民，適合在市區(qū)或郊區(qū)等各種場合施工。

2)對地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)有較強(qiáng)的適用性。

3)單樁承載力高，可打入密實(shí)的砂層及強(qiáng)風(fēng)化巖層，樁尖附近的強(qiáng)風(fēng)化巖層或密實(shí)的砂層受到擠壓，樁端承載力可比原狀態(tài)提高近1倍。

4)配樁靈活，接長方便。

5)壓樁機(jī)械自動記錄和顯示壓樁力，減少人為參與和干擾因素。

6)運(yùn)輸?shù)跹b方便，接樁快捷。

缺點(diǎn):

1)地下障礙物不明的地區(qū)不宜采用靜壓管樁;

2)有堅(jiān)硬、難以穿越的隔層時(shí)不宜采用靜壓管樁;

3)樁身易傾斜。

3 適用范圍

適用范圍非常廣泛，尤其適用于持力層為硬塑、堅(jiān)硬黏性土、中密～密實(shí)砂土、粉土、全風(fēng)化巖及強(qiáng)風(fēng)化巖，而持力層以上為軟土的高壓縮性土層。

4 工藝原理

利用樁機(jī)自重及配重為反作用力，擠壓、切削樁周和樁端土體，使樁逐漸下沉，樁尖進(jìn)入持力層，最終達(dá)到設(shè)計(jì)控制標(biāo)高或承載力。

5 工藝流程

主要施工工藝流程:測量放線定樁位→樁機(jī)就位、配重→吊樁、壓樁→樁身對中調(diào)整→靜壓沉樁→接樁→終壓、測量貫入度→樁基移位。

6 施工要點(diǎn)

6.1 測量定位

先測量放線，定位建筑物的控制點(diǎn)。再由這些控制點(diǎn)依次引出軸線位置，并在兩邊用木樁固定。根據(jù)圖紙和現(xiàn)場軸線可確定每根樁的樁位，用40cm長的光圓12鋼筋固定樁位中心，并用白灰根據(jù)樁徑圍護(hù)樁位。每日打樁前須復(fù)測樁位，發(fā)現(xiàn)問題立即糾正。

6.2 樁機(jī)就位、配重

樁機(jī)移動過程中應(yīng)盡量保持機(jī)身水平，機(jī)身平面傾斜角度不能過大，縱向行走時(shí)兩邊移動裝置必須同時(shí)、同向運(yùn)動，壓樁機(jī)應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況配足額定重量。

6.3 吊樁、壓樁

吊樁時(shí)應(yīng)于樁上部1/3處捆牢，起吊時(shí)嚴(yán)格按有關(guān)吊裝安全操作規(guī)程操作，起重機(jī)應(yīng)將樁緩慢轉(zhuǎn)到樁機(jī)夾樁鉗口位置，并緩緩將樁插入鉗口內(nèi)，使樁頭與地面或前一根樁頭接觸并確認(rèn)樁機(jī)已鉗好樁身后，方可脫鉤并準(zhǔn)備下一根樁的吊樁、插樁工作。

6.4 樁身對中調(diào)直

樁機(jī)夾緊樁身后應(yīng)通過操作樁機(jī)的縱移、橫移機(jī)構(gòu)，將樁尖中心準(zhǔn)確對準(zhǔn)樁位點(diǎn)，通過調(diào)節(jié)樁機(jī)的支撐四腳的升降將機(jī)身精確調(diào)平和將樁身精確調(diào)垂直。并用吊錘檢測樁身垂直度(誤差應(yīng)小于0.5%)，重復(fù)操作檢查對中和垂直度均符合規(guī)定后方可進(jìn)行靜壓沉樁施工。保證樁帽、樁身和送樁的中心線重合。

6.5 靜壓沉樁

壓樁前必須確認(rèn)起重機(jī)的吊鉤已脫離吊樁工具，樁身已經(jīng)準(zhǔn)確對中調(diào)直。壓樁系統(tǒng)的壓力均不能超過樁機(jī)最大額定壓力及樁身所能承受的正常最大壓力，以免造成對樁機(jī)和樁身的損壞。發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)馬上終止沉樁并查明原因。壓樁時(shí)必須時(shí)刻檢查樁身垂直度，以防壓樁時(shí)因樁尖遇到地下不明物或其他原因發(fā)生樁身偏斜。

6.6 接樁

本工程預(yù)制樁接頭形式為電焊焊接。當(dāng)下節(jié)樁露出地面0.5m～1.0m時(shí)可停止壓樁，進(jìn)行管樁焊接，焊接前用鋼絲刷將兩個(gè)對接接頭上的泥土、鐵銹和油污等雜質(zhì)清除干凈。將待接的上節(jié)樁調(diào)直，用保護(hù)焊在接縫口四周對稱點(diǎn)焊4點(diǎn)～6點(diǎn)，待上下節(jié)樁固定后再正式施焊。接頭處如有空隙，應(yīng)用楔形鐵片全部填實(shí)焊牢。焊接坡口槽應(yīng)焊接飽滿，每層焊接應(yīng)徹底清除焊渣。焊接采用人工對稱焊接，預(yù)防氣泡和夾渣等焊接缺陷。焊好接頭自然冷卻10min后方可施壓。禁止用水冷卻或焊好即壓。

6.7 沉樁終壓

對純摩擦樁，終止條件宜以設(shè)計(jì)樁長為控制條件;對長度大于21m之端承摩擦樁，宜以設(shè)計(jì)樁長控制為主，終壓力值作對照;對長14m～21m靜壓樁，應(yīng)以終壓力達(dá)滿載值為控制條件，開挖后采用截樁處理，壓樁工藝流程見圖1。

7 技術(shù)效益分析和工程實(shí)例

該項(xiàng)目在山西省臨汾市堯都區(qū)迎賓大街路南，一期工程為五座18層～21層高層住宅及中央人工湖工程，建筑面積約為18萬m2，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)全部采用靜壓樁。其中:人工湖工程樁基設(shè)計(jì)概況為:樁型Z1:PHC-AB500(100)，樁長17m，電焊接樁，單樁承載力為4508kN，總樁數(shù)451根。樁型Z2:PHC-AB500(125)，樁長17m，電焊接樁，單樁承載力為5096kN，總樁數(shù):100根。樁混凝土標(biāo)號均為C80。

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，各地層主要特征及側(cè)壁摩阻力如表1所示。

1)壓樁機(jī)械選擇:根據(jù)壓樁力的大小選擇壓樁機(jī)械。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，壓樁力可以根據(jù)靜力觸探Ps值及樁側(cè)土層摩阻力進(jìn)行預(yù)估。

式中:Pc——壓樁力;

Pc'——平均壓樁力;

Ps——樁端土層的靜力觸探比貫入阻力;

Ap——樁的橫截面面積;

Up——樁的截面周長;

fi——第i層土的摩阻力值;

li——第 i層土的厚度。

根據(jù)式(1)，式(2)進(jìn)行壓樁機(jī)械選擇時(shí)，所選擇的壓樁機(jī)最大壓樁噸位必須接近或大于所預(yù)估的壓樁力才行，否則將給沉樁帶來困難。

表1 地層主要特征表

最終人工湖工程樁基的靜壓樁力為:

50 號廠房壓樁力:Pc'=213.52t;Pc=1.3Pc'=277.6t。

故實(shí)際選擇的壓樁機(jī)型號為ZYJ-800，滿足了最大壓樁噸位大于壓樁力的要求，而且還留有相當(dāng)大的余地，故施工時(shí)沉樁較順利。

技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析:靜壓管樁與沖鉆孔灌注樁進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較如表2所示。

表2 靜壓管樁與沖鉆孔灌注樁經(jīng)濟(jì)比較

從表2可以看出，僅施工人工湖工程采用靜壓PHC樁比沖鉆孔灌注樁節(jié)約造價(jià)165.7萬元，即靜壓PHC樁比沖鉆孔灌注樁降低造價(jià)47%，可見經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)可觀的。

2)工期分析:單機(jī)沉樁每天36根左右，長度570m左右。比沖孔灌注樁效率高4倍以上。大大的縮短了工期，產(chǎn)生了巨大的隱性經(jīng)濟(jì)效益。

3)質(zhì)量保證:使用靜壓PHC樁能更好的保證施工質(zhì)量和工程質(zhì)量，避免了因質(zhì)量問題而導(dǎo)致的損失。

該工法不但技術(shù)層面得到肯定，也為我公司贏得良好的社會經(jīng)濟(jì)效益和口碑。

[1]陳 敏.PHC管樁靜壓施工技術(shù)探討[J].山西建筑，2010，36(6):81-82.